基于动态贝叶斯网络深水防喷器操作安全性评估开题报告.doc

中国石油大学（华东） 毕业设计开题报告 基于动态贝叶斯网络的深水防喷器操作安全性评估 学生姓名： 张云卫 学 号： 专业班级： 机自08-3 指导教师： 刘永红 2012年3月15日 1 研究的目的及意义 目前，陆地上的石油开采基本上达到了一个饱和的状态，产量不会有太大的增加。石油勘探开发已经逐步向深水海域进军，深水井控技术，由于直接关系到油气井施工的人身、财产安全和海洋环境保护，得到了前所未有的重视[1]。 深水防喷器组是深水井控技术的关键技术，是保证深水钻井作业安全最关键的设备，其作用是在发生井喷、井涌时控制井口压力，在台风等紧急情况下钻井装置撤离时关闭井口，保证人员、设备安全，避免海洋环境污染和油气资源破坏。由于深海抢险、逃生和救援极为困难，因此对深水防喷器组的技术性能和安全性要求非常高[2]。2010年4月20日，发生在美国墨西哥湾的井喷事件中，正是由于深水防喷器失效，使井喷无法得到有效的控制，造成人员伤亡、钻井平台沉没，大量油气喷入海中，引起附近海域严重的生态灾难和资源浪费，并且造成了巨额经济损失。 与用于陆地上或非浮式钻井平台所用的防喷器不同，深水防喷器组安装于数百至数千米水深的海底井口上。这大大增加了深水防喷器系统的复杂性，也提高了保证防喷器操作安全性的难度。所以，对深水防喷器操作安全性进行评估，显得十分重要。 2 国内外研究现状 2.1 深水防喷器的研究现状 目前，国内防喷器生产主要集中在宝鸡石油机械厂、江苏信得石油机械厂、华北石油荣盛机械制造有限公司、上海申开厂等厂家，生产的产品包括环形防喷器、闸板防喷器、各类阀件、带压作业装置等，已经基本上实现了系列化、规模化生产，满足了国内井控市场的需求。 设计制造方面，国内普遍采用CAD技术建造三维模型，对壳体、胶芯、闸板等关键组件，使用有限元分析软件进行模拟仿真，研究关键部位的失效机理，获得了较好效果。此外，通过改进加工工艺、引入先进的检测设备如声发射仪、数字UT仪等，大大提高了防喷器的质量和生产效率。 在水下防喷器领域，国内以前仅研制过“勘探一号”钻井船的水下防喷器,通径为340mm，工作压力为15MPa，只能用于浅水低压工况。近十几年来国内陆上防喷器技术发展较快，研制出105MPa防喷器组、变径闸板(压力≤70Mpa)、剪切闸板、闸板液压锁紧装置等，广泛用于陆地和海上油田。但用于深水钻井的大通径高压防喷器组还是空白，在产品的操作性能、可靠性、防腐技术方面还不能满足深水作业的要求[3]。 近二十年来，美国三大公司在水下防喷器的设计、材料、制造、检测试验等方面取得很大技术进展，产品的操作性、适用性、可靠性都有很大提高。Cameron公司的TL型闸板防喷器，主要零件为锻件，承压可靠、结构紧凑。VBR-Ⅱ型变径闸板胶芯的变径范围大，耐温可达121℃，固定闸板的耐温可达177℃。Nov Shaffer公司的NXT型闸板防喷器侧门为无螺栓结构，更换闸板方便，整机高度低。Hydrilll公司的Quik-Loq闸板防喷器侧门采用快开结构，可快速更换闸板，GX型环形防喷器采用平衡活塞设计，适用于深水作业，其环形胶芯耐温最高可达132℃。 与国外公司的防喷器相比，国产防喷器在种类、性能、技术含量等方面还存在一些差距，在国际市场上毫无竞争力。主要有以下几个方面： (1) 在大口径超高压防喷器的研制方面，国内起步晚、基础差。由于工艺水平有限，大多数主要承压件壳体采用铸钢件。而在铸造工艺过程中，一些微量的有害元素无法剔除，因此毛坯质量不高，造成成品率低，返修率高，在一定程度上影响了防喷器的安全稳定性，在钻井过程中容易产生生产事故。而目前国外采用锻造工艺制造壳体承压件，生产出的毛坯具有重量轻、可靠性高、材料性能好等众多优点。 (2) 国产防喷器组产品的功能不全面，针对水下防喷器的研究较少。目前，国内还没有厂家能够独立生产水下防喷器组，对在沙漠、海洋等恶劣自然环境中使用的防喷器，国内产品在耐高低温、耐腐蚀性能和材料强度等方面均达不到要求，仍需从国外高价进口耐腐蚀不锈钢防喷器；对于深水防喷器组内的液压连接器、挠性接头等设备的研究，国内更是处于空白，产品几乎完全依靠进口。 (3) 在加工设备方面差距也很大，国外生产厂家已经采用大型数控机床来进行防喷器的关键零部件精加工，而在国内，仍然采用普通机床，人工加工关键零部件，精度高低可想而知。 (4) 防喷器一些关键密封件受制造工艺水平、材料性能的限制，在使用过程中寿命较低，安全性能低，无法满足深水等恶劣环境下的密封要求，尤其是高压、大通径的密封件目前多数无法自行研制生产，主要来自进口[4-7]。 由于国外对防喷器装备研究比较早，技术成熟，他们已经经过了三个技术发展阶段，第一阶段为手动控制闸板防喷器，第二阶段为液动